L'importance du liquide de refroidissement pour les moteurs au gaz naturel

L'été qui vient de se terminer a été marqué par des records de chaleur partout aux États-Unis. Des endroits qui vivent rarement des températures dépassant les trois chiffres (en °F) ont enregistré des canicules de 100 °F pendant plusieurs jours d'affilée. La chaleur a eu une incidence largement rapportée sur les conditions de travail et les activités industrielles.

Les établissements spécialisés dans la compression du gaz naturel et les centrales électriques qui comptent sur des moteurs au gaz naturel sont particulièrement vulnérables à la chaleur excessive. Les températures ambiantes élevées sont la principale cause d'un rationnement imprévu du moteur, c'est-à-dire la réduction de la puissance d'un moteur en raison de conditions de fonctionnement à forte contrainte. Au cœur de l'été, ou dans des régions où la chaleur persiste comme le Sud-Ouest américain, la température de l'air d'admission après le turbocompresseur et le refroidisseur intermédiaire peut devenir trop chaud pour permettre au moteur de maintenir ses cibles en matière d'émissions. Lorsque cette température de l'air d'admission devient trop chaude, le moteur se met à cliqueter, à détoner ou à lancer le préallumage, faisant en sorte que les émissions d'oxyde d'azote dépassent les limites. Les exploitants de centrales sont contraints de réduire la puissance des moteurs pour leur permettre de continuer à fonctionner. Cela signifie de rationner ou de réduire la charge en la faisant passer de 100 % à, disons, 80 % ou 60 %, permettant ainsi aux moteurs de continuer à tourner, mais réduisant aussi considérablement leur rendement.

Un système efficace de refroidissement et de refroidissement intermédiaire de l'air peut atténuer la surchauffe du moteur. Toutefois, si le système de refroidissement intermédiaire installé entre le turbocompresseur et le moteur ne fonctionne pas efficacement, un rationnement risque de se produire. Une défaillance du rendement du système de refroidissement est habituellement le fruit d'un de ces deux facteurs. Le premier est l'accumulation de crasse ou de corrosion qui salit le système, ce qui exige une révision et un nettoyage. Le second est le liquide de refroidissement lui-même – la formulation peut déterminer si le liquide est en mesure d'assurer un transfert de chaleur efficace dans des situations extrêmes.

Un peu de contexte est utile ici. La plupart des liquides de refroidissement sont décrits plus adéquatement sous le nom de « liquide de refroidissement/antigel ». Leur but est de protéger les moteurs des chaleurs et des froids extrêmes, sans avoir besoin d'une vidange complète aux changements de saison. Les systèmes de refroidissement de nombreuses centrales utilisent un liquide de refroidissement prédilué 50/50 traditionnel, c'est-à-dire moitié éthylène glycol, moitié eau déminéralisée. L'éthylène glycol sert de composant antigel.

En passant simplement d'un liquide de refroidissement traditionnel à un liquide de refroidissement longue durée, qui a également des propriétés anticorrosives pour une durée de vie utile plus longue, vous devriez pouvoir améliorer le rejet de chaleur d'environ 8 % dans le système de refroidissement intermédiaire, selon nos expériences sur le terrain. Des gains supplémentaires sont possibles, cependant, en passant d'une formulation 50/50 à une formulation 60/40, soit 60 % d'eau déminéralisée et 40 % d'éthylène glycol. Comprenez que la plupart des formulations 50/50 visent à offrir une protection contre le gel jusqu'à environ -40 °F. Dans les régions où les températures chaudes sont la norme et les chaleurs extrêmes sont plus probables, ce degré de protection antigel n'est pas nécessaire. Il est donc sécuritaire de réduire le contenu antigel afin d'augmenter la quantité d'eau, ce qui améliorera le rejet de chaleur. Un liquide de refroidissement longue durée avec une formulation 60/40 peut réduire d'environ 18 % (au total) la chaleur de l'air d'admission comparativement à une formulation traditionnelle 50/50, ce qui signifie que, dans la majorité des cas, le rationnement du moteur n'est pas nécessaire.

Ce simple changement vers un liquide de refroidissement plus efficace peut avoir un impact énorme et quantifiable sur le résultat net. Un client de Chevron dans le sud-ouest des États-Unis perdait environ 20 000 $ en revenus par moteur, ou près de 4 millions de dollars pour 200 moteurs, en raison de la production réduite résultant du rationnement des moteurs. En passant d'un liquide de refroidissement prédilué 50/50 à un liquide de refroidissement longue durée prédilué 60/40 pour tous ses moteurs, ce client a pu complètement éviter le rationnement et récupérer tous ses revenus perdus. Il aura suffi d'investir juste une fraction des économies potentielles pour effectuer ce changement.

Si l'on considère la probabilité croissante des étés plus chauds et plus longs, le risque de rationnement des moteurs ne peut qu'augmenter. L'optimisation du rendement des systèmes de refroidissement des moteurs au gaz naturel est cruciale pour le bon fonctionnement et la rentabilité des centrales – et le choix du liquide de refroidissement en est un facteur capital.